基于耦合線圈降低同步整流驅動電路損耗的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于電力電路應用方法技術領域，涉及一種基于耦合線圈降低同步整流驅動電路損耗的方法。
【背景技術】
[0002]隨著電子技術的快速發展，人們對電子設備越來越依賴，為了方便人們在出行時攜帶電子產品，出現了越來越多的便攜式電子產品，如:手機及平板電腦等。
[0003]如今，便攜式電子產品的體積越來越小，為了確保電子產品的安全性，其電源供電電壓要求越來越低，在一定功率下，其電流要求就越大；然而電流的升高會帶來了一個很嚴峻的問題，就是由于二極管整流帶來的通態損耗大導致開關變換器效率低的問題。針對這一問題，利用低導通電阻的功率金屬氧化物半導體場效應晶體管(Mosfet)來代替二極管整流，即同步整流技術，對效率提升作用非常明顯；而采用低電壓功率金屬氧化物半導體場效應晶體管(Mosfet)進行同步整流面臨的關鍵技術問題就是功率金屬氧化物半導體場效應晶體管(Mosfet)驅動的同步問題。
[0004]功率金屬氧化物半導體場效應晶體管(Mosfet)驅動主要分為自驅動和外驅動兩種類型。其中，自驅動按照同步驅動信號源的類型分為電壓型自驅動和電流型自驅動；外驅動由于成本較高，電壓型自驅動受輸入電壓變化范圍影響，所以較少采用；電流型自驅動是一種較理想的同步整流驅動方案，但是同步整流驅動電路損耗大的問題一直備受關注。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于提供一種基于耦合線圈降低同步整流驅動電路損耗的方法，具有功耗低、通用性好及可工作于電流斷續和連續模式的特點。
[0006]本發明所采用的技術方案在于:基于耦合線圈降低同步整流驅動電路損耗的方法，具體按照以下步驟實施:
[0007]步驟1、構建同步整流驅動電路；
[0008]步驟2、經步驟I構建出同步整流驅動電路后，檢測整流支路電流信號，用檢測到的電流信號來同步驅動的開通信號；
[0009]步驟3、經步驟2待同步整流驅動電路輸出高電平后，同步整流驅動電路通過內部電路的調節，使得電流互感器a副邊短路，隨著整流支路電流的變化，自適應的調節電流互感器a副邊的電壓脈沖寬度到最優狀態；
[0010]步驟4、經步驟3，利用勵磁電流和電流互感器a副邊電流的關系將同步整流管關斷。
[0011]本發明的特點還在于:
[0012]步驟I具體按照以下方法實施:
[0013]在整流支路上添加一個電流互感器a，電流互感器a來檢測電流信號；在電流互感器a的副邊連接一個開關管，利用開關管導通將副邊短路的原理來降低同步整流驅動電路的損耗；
[0014]在開關管所在的支路上再加一個電流互感器b，電流互感器b的副邊并聯一個二極管C，二極管c的兩端再并聯一個三級管a ;其中，二極管c的陰極接三極管a的基極，二極管c的陽極接三極管a的發射極；
[0015]再將電流互感器a的副邊A端子接到二極管a的陽極；二極管a的陰極分別接到二極管b的陽極、Mosfet驅動器的輸入端以及三極管a的集電極；將二極管b的陰極接到三極管b的發射極和Mosfet驅動器的電源端；
[0016]在Mosfet驅動器的電源端和接地端并聯一個電容，在三極管b的發射極和基極之間并聯一個電阻R1，三極管b的集電極與電阻R3的一端連接，電阻R 3的另一端和開關管的柵極連接；三極管b的基極和穩壓管的陰極連接，穩壓管的陽極與Mosfet驅動器的接地端連接，Mosfet驅動器的輸出端和輸入端并聯一個電阻R2，在開關管的柵極和Mosfet驅動器的輸出端接一個二極管山所述二極管d的陰極接Mosfet驅動器的輸出端，二極管d的陽極接開關管的柵極；
[0017]將電流互感器a副邊的B端、開關管的漏極、三極管a的發射極、穩壓管的陽極、Mosfet驅動器的接地端全部接在一起然后引出一根線作為同步整流驅動信號的接地端，從Mosfet驅動器的輸出端引出一根線作為同步整流驅動信號的另一端。
[0018]步驟I中的Mosfet驅動器型號為TC1413。
[0019]步驟2具體按照以下步驟實施:
[0020]步驟2.1、經步驟I構建出同步整流驅動電路后，接通同步整流驅動電路，電流h流過同步整流Mosfet寄生二極管，即流過電流互感器a的原邊，由電流互感器a副邊感應出電流i2，電流“分別流過二極管a、二極管b，完成給電容充電；
[0021]步驟2.2、經步驟2.1給電容充電后，待Mosfet驅動器輸入端電壓等于電容兩端的電壓后，由Mosfet驅動器輸出高電平驅動同步整流Mosfet工作。
[0022]步驟3具體按照以下步驟實施:
[0023]步驟3.1、電流互感器a副邊電流繼續給電容充電，待電容(6)電壓到達穩壓管的穩壓值，穩壓管中有電流流過使得三極管(13)導通，進而驅動開關管導通；
[0024]步驟3.2、經步驟3.1開關管導通后，將電流互感器a副邊短路，此時電流互感器a副邊電流全部流過開關管，但電流互感器a副邊電壓變成零，減小了電流互感器副邊電壓和電流的交疊，降低了同步整流驅動電路的損耗。
[0025]步驟4具體按照以下方法實施:
[0026]將電流互感器a等效到副邊的勵磁電流大于電流互感器a副邊電流時，電流互感器b副邊電流驅動三極管a導通，將Mosfet驅動器輸入端電壓變為零，Mosfet驅動器輸出低電平關斷同步整流Mosfet，同時開關管的柵源電壓通過二極管放電，開關管關斷，同步整流驅動電路停止工作。
[0027]本發明的有益效果在于:
[0028]1.本發明基于耦合線圈降低同步整流驅動電路損耗的方法中，采用將電流互感器a副邊并聯開關的方式，當同步整流驅動電路輸出驅動滿足要求后，開通所并聯的開關管，即將電流互感器a的副邊短路，短路的方式使電流互感器a副邊的電壓電流交疊減小，從而降低附加驅動電路的功率損耗。
[0029]2.由于在實際電路中流過功率Mosfet的電流是變化的，導致電流互感器a副邊電流也是變化的，由于每次電流互感器a副邊電流流過二極管a、二極管b給電容充電，必須要充電到穩壓管的穩壓值才能使三極管b導通，然后驅動開關管導通，隨著電流互感器a副邊電流大小的變化，電流互感器a副邊的電壓脈沖寬度可以自動調節寬度，始終使電流互感器a副邊的電壓脈沖寬度處于最優化的狀態，最優化的電壓脈沖寬度降低了電流互感器a的副邊損耗。
[0030]3.在本發明基于耦合線圈降低同步整流驅動電路損耗的方法中，通過在開關管的支路中加入電流互感器b的方式，使得當電流互感器a的等效到副邊的勵磁電流大于電流互感器a的副邊電流時，開關管支路電流方向反轉，則電流互感器b副邊電流驅動三極管a導通將Mosfet驅動器的輸入端拉低，同步整流驅動電路輸出低電平；這樣就可以通過控制電流互感器a的勵磁電流的大小來使得同步整流驅動電路的驅動低電平輸出準確的同步于整流支路的電流信號，進一步的降低整流支路的通態損耗。
[0031 ] 4.本發明基于耦合線圈降低同步整流驅動電路損耗的方法不僅可以在電流斷續情況下使用，還可以在電流連續的情況下使用，凡是需要用到同步整流技術的地方都可以使用。
【附圖說明】
[0032]圖1是本發明的基于耦合線圈降低同步整流驅動電路損耗的方法中涉及的同步整流驅動電路的結構示意圖。
[0033]圖中，1.同步整流Mosfet寄生二極管，2.電流互感器a，3.電流互感器b，4.Mosfet驅動器，5.開關管，6.電容，7.二極管a，8.二極管b，9.二極管c，10.穩壓管，
11.二極管d，12.三級管a，13.三極管b，14.電阻R1,15.電阻R2,16.電阻R3。
【具體實施方式】
[0034]本發明基于耦合線圈降低同步整流驅動電路損耗的方法，如圖1所示，具體按照以下步驟實施:
[0035]步驟1、構建同步整流驅動電路，具體方法如下:
[0036]同步整流驅動電路，具體如圖1所示，圖1中的虛線框內表示的是替代現有整流二極管的同步整流Mosfet，其所在的支路即為整流支路；
[0037]在整流支路上添加一個電流互感器a2，電流互感器a2來檢測電流信號；在電流互感器a2的副邊連接一個開關管5，利用開關管5導通將副邊短路的原理來降低同步整流驅動電路的損耗；
[0038]在開關管5所在的支路上再加一個電流互感器b3，電流互感器b3的副邊并聯一個二極管c9，二極管c9的兩端再并聯一個三級管al2 ;其中，二極管c9的陰極接三極管al2的基極，二極管c9的陽極接三極管al2的發射極；
[0039]再將電流互感器a2的副邊A端子接到二極管a7的陽極；二極管a7的陰極分別接到二極管b8的陽極、Mosfet驅動器4的輸入端以及三極管al2的集電極；將二極管b8的陰極接到三極管bl3的發射極和Mosfet驅動器4的電源端；
[0040]在Mosfet驅動器4的電源端和接地端并聯一個電容6，在三極管bl3的發射極和基極之間并聯一個電阻R1H,三極管bl3的集電極與電阻R316的一端連接，電阻R316的另一端和開關管5的柵極連接；三極管bl3的基極和穩壓管10的陰極連接，穩壓管10的陽極與Mosfet驅動器4的接地端連接，Mosfet驅動器4的輸出端和輸入端并聯一個電阻R215，在開關管5的柵極和Mosfet驅動器4的輸出端接一個二極管dll，二極管dll的陰極接Mosfet驅動器4的輸出端，二極管dll的陽極接開關管5的柵極；
[0041]將電流互感器a2副邊的B端、開關管5的漏極、三極管al2的發射極、穩壓管10的陽極、Mosfet驅動器4的接地端全部接在一起然后引出一根線作為同步整流驅動信號的接地端，從Mosfet驅動器4的輸出端引出一根線作為